• 한국전산유체공학회:학술대회논문집
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• 한국전산유체공학회 2008년도 춘계학술대회논문집
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• pp.2-5
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• 2008

This study describes the numerical simulation of three-dimensional droplet formation and the following motion in a cross-junction microchannel by using the Lattice Boltzmann Method (LBM). Our aim is to develop the three-dimensional binary fluids model, consisting of two sets of distribution functions to represent the total fluid density and the density difference, which introduces the repulsive interaction consistent with a free-energy function between two fluids. We validated the LBM code with the velocity profile in a 3-dimensional rectangular channel. Then, we applied our code to the numerical simulation of a binary fluid flow in a cross-junction channel focusing on the investigation of the droplet formulation. Due to the pressure and interfacial-tension effect, one component of the fluids which is injected from one inlet is cut off into many droplets periodically by the other component which is injected from the other inlets. We considered the effect of the boundary conditions for density difference (order parameter) on the wetting of the droplet to the side walls.

• 대한기계학회논문집B
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• 제34권7호
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• pp.671-677
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• 2010

본 연구에서는 직경이 수백 nm로부터 수 ${\mu}m$에 이르는 균일한 크기의 액적을 생성하는 마이크로 플루이딕 플랫폼이 설계되었다. 미세한 액적을 생성하기 위하여 T-정션과 유동집속 장치가 마이크로�a푸이딕 채널로 통합되었다. 상대적으로 큰 수성 액적들이 상류의 T-정션에서 생성되어 유동집속 장치로 이송되는데, 여기에서 각각의 액적은 압력과 점성응력의 작용에 의하여 목표로 하는 크기로 잘게 쪼개진다. 이러한 구성은 내부 유체의 매우 느린 유량과 유동집속 영역에서 내부 및 외부 유체 사이의 높은 유량비를 가능하게 한다. 본 마이크로플루이딕 장치는 약 $1\;{\mu}m$ 크기의 직경을 가지는 액적들을 3%보다 작은 표준 편차로 생성할 수 있음이 제시되었다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제40권4호
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• pp.227-236
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• 2016

본 논문에서는 $600{\times}600{\mu}m$ 사각 마이크로 채널에서 T자형 합류지점에서의 기체 및 액체의 주입방법이 기포 및 액체 슬러그의 생성에 미치는 영향을 실험을 통해 살펴보았다. 실험 유체로는 질소와 물을 사용하였으며, 액체 및 기체 겉보기 속도는 각각 0.05 - 1 m/s, 0.1 - 1 m/s 의 범위로 테일러 유동이 나타나는 구간에서 데이터를 얻었다. 기포 길이, 액체 슬러그 길이, 기포 속도 그리고 기포 생성 빈도를 고속 카메라를 사용하여 이미지 분석을 통해 측정하였다. 유사한 입구 겉보기 속도 조건에서, T-자형 합류지점의 main channel에 기체를 주입하는 방법(T_gas-liquid)이 액체를 주입하는 방법(T_liquid-gas)보다 기포와 액체 슬러그의 길이가 길었고 기포 생성 빈도는 낮았다. 한편, 두 주입방법에서 기포 속도는 유사하게 나타났다. T_liquid-gas 주입방법의 기존 예측 상관식은 T_gas-liquid 주입방법의 기포 길이, 기포 속도, 액체 슬러그 길이, 기포 생성 빈도 실험데이터를 각각 ~24 %, ~9 %, ~39 %, ~55 %로 예측하였다.

• Advances in aircraft and spacecraft science
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• 제1권4호
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• pp.409-425
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• 2014

Converging flows of a gas and a liquid at a microchannel cross junction, under proper conditions, can result in the formation of periodic, dispersed microslugs. This microslug formation phenomenon has been proposed as the basis for a fuel injection system in a novel, 'discrete' monopropellant microthruster designed for use in next-generation miniaturized satellites. Previous experimental studies demonstrated the ability to generate fuel slugs with characteristics commensurate with the intended application during steady-state operation. In this work, numerical and experimental techniques are used to study the effect of valve actuation on slug characteristics, and the results are used to compare with equivalent steady-state slugs. Computational simulations of a valve with a 1 ms valve-actuation cycle show that as the ratio of the response time of the valve to the fully open time is increased, transient effects can increase slug length by up to 17%. The simulations also demonstrate that the effect of the valve is largely independent of surface tension coefficient, which is the thermophysical parameter most responsible for slug formation characteristics. Flow visualization experiments performed using a miniature valve with a 20 ms response time showed less than a 1% change in the length of slugs formed during the actuation cycle. The results of this study indicate that impulse bit and thrust calculations can discount transient effects for slower valves, but as valve technology improves transient effects may become more significant.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제51권5호
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• pp.597-601
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• 2013

본 연구는 액적기반 미세유체 장치를 이용하여 단분산성 마이크로캡슐의 간단한 제조방법에 관한 것이다. 본 연구에서 제시한 제조 방법은 이중액적을 생성시키기 위해 기존의 복잡한 표면처리가 필요한 이중 유화과정을 대신하여 하나의 교차점을 가진 단일공정을 사용하고자 한다. 먼저, 분산상은 광중합이 가능한 ethoxylated trimethylolpropane triacrylate (ETPTA) 단량체와 fluorocarbon (FC-77) 오일을 사용하고 연속상은 poly(vinyl alcohol) (PVA) 수용액을 사용하였으며, 미세유체 채널 내부로 흘려 주면 하나의 교차점에 흐름이 집중되어 균일한 이중액적을 생성한다. 생성된 이중액적은 광중합을 통해 마이크로캡슐을 제조한다. 상기 방법은 ETPTA 유체의 부피유속을 조절하여 이중액적의 껍질두께 제어가 가능하고 연속상인 물의 부피유속을 조절하여 전체 직경을 제어할 수 있다. 더 나아가, 본 시스템을 사용하여 다양한 물질들을 함입한 마이크로캡슐을 제작할 수 있으며, 약물전달시스템의 응용 기술에 활용될 것으로 예측된다.